Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7097191B2 - Estimator and estimation method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7097191B2 - Estimator and estimation method - Google Patents

Estimator and estimation method Download PDF

Info

Publication number
JP7097191B2
JP7097191B2 JP2018029144A JP2018029144A JP7097191B2 JP 7097191 B2 JP7097191 B2 JP 7097191B2 JP 2018029144 A JP2018029144 A JP 2018029144A JP 2018029144 A JP2018029144 A JP 2018029144A JP 7097191 B2 JP7097191 B2 JP 7097191B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
shield excavator
direction data
estimation
shield
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018029144A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019143385A (en
Inventor
健介 和田
剛二郎 野澤
眞 本多
博一 杉山
清人 金丸
英郷 小島
智明 大木
武彦 中谷
克豊 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimizu Corp filed Critical Shimizu Corp
Priority to JP2018029144A priority Critical patent/JP7097191B2/en
Publication of JP2019143385A publication Critical patent/JP2019143385A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7097191B2 publication Critical patent/JP7097191B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

本発明は、シールド掘削機が掘進すべき力点位置を推定する推定装置、及び推定方法に関する。 The present invention relates to an estimation device for estimating the position of a force point to be excavated by a shield excavator, and an estimation method.

従来、土圧式シールド工法(泥土圧シールド工法)によりトンネルなどを築造している。シールド掘削機が掘削する現場の施工環境(土質、水圧など地山の状態)は、現場の掘削する位置により刻々と変化する。このため、予め計画されている掘進指示と、施工環境に対応して測定される各種測定装置からの測定データとを比較したり、測定データを監視したりしながら、オペレータが手動でシールド掘削機の操作を行う。
シールド掘削機は、計画された掘進指示書に従って掘削を進める。掘進指示書には、リング毎に掘削終了時における水平方向の方位(指示方位)、及び鉛直方向の方位(指示ピッチ)が示されたトンネル計画線が記載され、トンネル計画線に沿って掘削を進める(掘進する)必要がある。このため、オペレータは、ジャイロコンパス等を用いて測定した、シールド掘削機により実際に掘進された測定方位及び測定ピッチを取得し、指示された方向と実際に掘削した方向との差分(計画路線偏差)が小さくなるようにシールド掘削機の掘進方向を制御する。シールド掘削機の掘進方向は、シールド掘削機の後方等に備えられ、シールド掘削機を押す複数のシールドジャッキを操作することにより制御される。例えば、全てのシールドジャッキの推進量を均等にすることでシールド掘削機は直進する。また、進行方向に左側のシールドジャッキの推進量を右側のシールドジャッキの推進量と比較して大きくすることでシールド掘削機は右側に曲がる。
例えば、トンネル計画線が曲線であってもシールド掘削機のシールドジャッキの推進量を精度良く制御する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
Conventionally, tunnels and the like have been constructed by the soil pressure type shield method (mud soil pressure shield method). The construction environment (soil quality, water pressure, and other conditions of the ground) at the site excavated by the shield excavator changes from moment to moment depending on the excavation position at the site. For this reason, the operator manually shields the excavator while comparing the pre-planned excavation instructions with the measurement data from various measuring devices measured according to the construction environment and monitoring the measurement data. Perform the operation of.
The shield excavator will proceed with excavation according to the planned excavation instructions. The excavation instruction sheet describes the tunnel planning line showing the horizontal direction (instructed direction) and the vertical direction (instructed pitch) at the end of excavation for each ring, and excavation is performed along the tunnel planning line. It is necessary to proceed (dig). Therefore, the operator acquires the measurement direction and measurement pitch actually excavated by the shield excavator measured using a gyro compass or the like, and the difference between the instructed direction and the actually excavated direction (planned route deviation). ) Is reduced so that the digging direction of the shield excavator is controlled. The excavation direction of the shield excavator is provided behind the shield excavator and is controlled by operating a plurality of shield jacks that push the shield excavator. For example, by equalizing the propulsion amount of all shield jacks, the shield excavator goes straight. In addition, the shield excavator bends to the right by increasing the propulsion amount of the shield jack on the left side in the traveling direction as compared with the propulsion amount of the shield jack on the right side.
For example, a technique for accurately controlling the propulsion amount of a shield jack of a shield excavator even if the tunnel planning line is a curved line is disclosed (for example, Patent Document 1).

特開平7-279582号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-279582

しかしながら、実際の地山は掘削する位置により地質が様々であるため、例えば、地質が変化する地点では全てのシールドジャッキの推進量を均等にしてもシールド掘削機が直進しない場合が考えられる。このため、オペレータは、方向やピッチ、計画路線偏差を監視しながら、トンネル計画線に沿うようにシールドジャッキの推進量の調整を行わなければならず、操作は熟練度の高いオペレータでなければ難しい。
熟練したオペレータは減少の傾向にあり、確保することが難しく、また、熟練度の高いオペレータを養成するには多大な時間を要する。また、熟練したオペレータであっても操作のタイミングや設定値を誤ることがあり、シールド掘削機に対する操作が適切に行われない場合、掘削されたトンネルの設計に対する精度や安全性が低下してしまう懸念がある。
However, since the geology of the actual ground varies depending on the excavation position, for example, at a point where the geology changes, it is conceivable that the shield excavator does not go straight even if the propulsion amount of all the shield jacks is equalized. For this reason, the operator must adjust the propulsion amount of the shield jack along the tunnel planned line while monitoring the direction, pitch, and planned route deviation, and the operation is difficult unless the operator is highly skilled. ..
The number of skilled operators tends to decrease, it is difficult to secure them, and it takes a lot of time to train highly skilled operators. In addition, even a skilled operator may make a mistake in the operation timing and set values, and if the shield excavator is not operated properly, the accuracy and safety of the excavated tunnel design will decrease. There are concerns.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シールド掘削機の掘進の方向を定めるシールドジャッキの力点の位置を機械的に推定することを可能とする推定装置、及び推定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is an estimation device capable of mechanically estimating the position of a power point of a shield jack that determines the direction of excavation of a shield excavator. And to provide an estimation method.

上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の推定装置は、シールド掘削機の掘進の方向に関する方向データであって、テールクリアランス、ジャッキストローク、ジャッキ推進速度のいずれかのデータを含む方向データを取得する方向データ取得部と、少なくとも前記方向データを含むデータを推定モデルに入力することにより、前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置を推定する力点位置推定部を備え、前記推定モデルは、前記方向データに対応するデータを含む入力データに前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルであることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the estimation device of the embodiment of the present invention is direction data regarding the direction of excavation of the shield excavator , and includes data of any one of tail clearance, jack stroke, and jack propulsion speed. The estimation model includes a direction data acquisition unit for acquiring data and a force point position estimation unit for estimating the position of the force point to be dug by the shield excavator by inputting data including at least the direction data into the estimation model. Is a model created by executing machine learning using the training data in which the position of the force point to be dug by the shield excavator is associated with the input data including the data corresponding to the direction data. It is a feature.

また、本発明の一実施形態の推定装置では、前記方向データ取得部は、前記シールド掘削機が掘進する方向として指示された指示方向データ、前記シールド掘削機が実際に掘進している方向が測定された測定方向データを取得し、前記指示方向データと前記測定方向データと差分を示す計画路線偏差を算出する方向データ処理部を更に備え、前記力点推定部は、前記計画路線偏差を前記推定モデルに入力することにより、前記力点の位置を推定することを特徴とする。 Further, in the estimation device of one embodiment of the present invention, the direction data acquisition unit measures the indicated direction data instructed as the direction in which the shield excavator is digging, and the direction in which the shield excavator is actually digging. Further provided with a direction data processing unit that acquires the measured direction data and calculates the planned route deviation indicating the difference between the indicated direction data and the measurement direction data, the emphasis point estimation unit calculates the planned route deviation as the estimation model. It is characterized in that the position of the power point is estimated by inputting to.

また、本発明の一実施形態の推定装置では、前記方向データ処理部は、前記方向データ、又は前記計画路線偏差の少なくともいずれかにおける所定時間ごとの移動平均を示す移動平均データを算出し、前記力点位置推定部は、前記移動平均データを前記推定モデルに入力することにより、前記力点の位置を推定することを特徴とする。 Further, in the estimation device of the embodiment of the present invention, the direction data processing unit calculates the moving average data indicating the moving average for each predetermined time in at least one of the direction data and the planned route deviation, and said. The emphasis point position estimation unit is characterized in that the position of the emphasis point is estimated by inputting the moving average data into the estimation model.

また、本発明の一実施形態の推定方法は、方向データ取得部が、シールド掘削機の掘進の方向に関する方向データであって、テールクリアランス、ジャッキストローク、ジャッキ推進速度のいずれかのデータを含む方向データを取得する工程と、力点位置推定部が、少なくとも前記方向データを含むデータを推定モデルに入力することにより、前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置を推定する工程とを有し、前記推定モデルは、前記方向データに対応するデータを含む入力データに前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルであることを特徴とする。 Further, in the estimation method of one embodiment of the present invention, the direction data acquisition unit includes direction data relating to the direction of excavation of the shield excavator and includes data of any one of tail clearance, jack stroke, and jack propulsion speed. It has a step of acquiring data and a step of estimating the position of the force point to be dug by the shield excavator by inputting data including at least the direction data into the estimation model. The estimation model is a model created by executing machine learning using training data in which the position of the force point to be dug by the shield excavator is associated with the input data including the data corresponding to the direction data. It is characterized by that.

以上説明したように、この発明によれば、シールド掘削機の掘進の方向を定めるシールドジャッキの力点の位置を機械的に推定することを可能とする。これにより、操作支援や操作の均一化を図ることができ、十分な機械学習を行うことにより、シールド掘削機の方向制御の自動化を達成することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to mechanically estimate the position of the force point of the shield jack that determines the direction of excavation of the shield excavator. As a result, operation support and uniform operation can be achieved, and automation of direction control of the shield excavator can be achieved by performing sufficient machine learning.

実施形態の推定装置30に適用されるシールド掘削機10の構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the shield excavator 10 applied to the estimation apparatus 30 of embodiment. 実施形態の推定装置30の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the estimation apparatus 30 of embodiment. 実施形態の操作データ記憶部34が記憶する情報の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the information which the operation data storage part 34 of an embodiment stores. 実施形態の方向データ記憶部35が記憶する情報の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the information which the direction data storage part 35 of an embodiment stores. 実施形態の方向データ記憶部35が記憶する情報の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the information which the direction data storage part 35 of an embodiment stores. 実施形態の推定装置30の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the estimation apparatus 30 of embodiment.

以下、実施形態の、推定装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the estimation device of the embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の推定装置30が適用されるシールド掘削機10の構成例を示す概略構成図である。図1(a)は、シールド掘削機10を側面から見た概念図、図1(b)は、シールド掘削機10を推進させるシールドジャッキ20を正面からみた概念図をそれぞれ示している。
図1(a)に示すように、シールド掘削機10は、円筒形のスキンプレート11のy軸の負方向の後部において、エレクタ(不図示)によりセグメントを組み立てて、一次覆工Sを施工しつつ、地山を掘削するための機構である。シールド掘削機10においては、カッタービット15を備えた環状かつ面板型のカッター16のy軸の負方向の後部にチャンバー12が設けられている。チャンバー12内の側壁には複数の土圧計Dが設置される。土圧計Dは、チャンバー12における泥土の圧力を測定する。
チャンバー12には作泥土材注入管13から作泥土材14が注入される。チャンバー12内に堆積された掘削土は、練混ぜ翼(不図示)により、作泥土材14と撹拌することで練混ぜられ、泥土に変換される。
スクリューコンベア17は、チャンバー12の泥土を、排土ゲートGを介してコンベア18に排土する。そして、コンベア18は、スクリューコンベア17より排出された泥土を、コンベア19を介してトンネルの外部に搬出する。架台Mは、スクリューコンベア17と、コンベア18、及び19とを支持している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a shield excavator 10 to which the estimation device 30 of the present embodiment is applied. FIG. 1A shows a conceptual diagram of the shield excavator 10 viewed from the side, and FIG. 1B shows a conceptual diagram of the shield jack 20 for propelling the shield excavator 10 as viewed from the front.
As shown in FIG. 1 (a), the shield excavator 10 assembles a segment by an elector (not shown) at the rear portion of the cylindrical skin plate 11 in the negative direction of the y-axis, and performs a primary lining S. At the same time, it is a mechanism for excavating the ground. In the shield excavator 10, a chamber 12 is provided at the rear portion of the annular and face plate type cutter 16 provided with the cutter bit 15 in the negative direction of the y-axis. A plurality of soil pressure gauges D are installed on the side wall in the chamber 12. The soil pressure gauge D measures the pressure of mud in the chamber 12.
The mud-making material 14 is injected into the chamber 12 from the mud-making soil material injection pipe 13. The excavated soil deposited in the chamber 12 is kneaded by stirring with the mud soil material 14 by a kneading blade (not shown) and converted into mud.
The screw conveyor 17 discharges the mud from the chamber 12 to the conveyor 18 via the soil discharge gate G. Then, the conveyor 18 carries out the mud discharged from the screw conveyor 17 to the outside of the tunnel via the conveyor 19. The gantry M supports the screw conveyor 17, the conveyors 18, and 19.

また、図1(b)に示すように、シールドジャッキ20は、スキンプレート11の内周を囲むようにして複数設けられ、スキンプレート11とセグメントとの間に配置される。シールドジャッキ20が油圧操作により推進(伸長)されることでスキンプレート11の面が押されシールド掘削機10が推進する。
ここで、いずれの位置のシールドジャッキを推進させるかによりスキンプレート11の面を推進させる力点の位置が設定され、シールド掘削機10の推進方向が決定される。また、シールドジャッキ20を推進させる速度によりシールド掘削機10の推進速度が決定される。すなわち、いずれのシールドジャッキ20を選択するかを設定する操作が行われることによりシールド掘削機10の推進方向が制御される。また、シールドジャッキの推進速度を設定する操作が行われることによりシールド掘削機10の推進速度が制御される。
Further, as shown in FIG. 1 (b), a plurality of shield jacks 20 are provided so as to surround the inner circumference of the skin plate 11 and are arranged between the skin plate 11 and the segment. When the shield jack 20 is propelled (extended) by hydraulic operation, the surface of the skin plate 11 is pushed and the shield excavator 10 propels.
Here, the position of the force point for propelling the surface of the skin plate 11 is set depending on which position the shield jack is propelled, and the propulsion direction of the shield excavator 10 is determined. Further, the propulsion speed of the shield excavator 10 is determined by the speed at which the shield jack 20 is propelled. That is, the propulsion direction of the shield excavator 10 is controlled by performing an operation of setting which shield jack 20 is selected. Further, the propulsion speed of the shield excavator 10 is controlled by performing an operation of setting the propulsion speed of the shield jack.

図2は、実施形態の推定装置30の構成例を示すブロック図である。
推定装置30は、操作データ取得部31と、方向データ取得部32と、方向データ処理部33と、操作データ記憶部34と、方向データ記憶部35と、学習済みモデル記憶部36と、力点位置推定部37と、推定結果出力部38と、を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the estimation device 30 of the embodiment.
The estimation device 30 includes an operation data acquisition unit 31, a direction data acquisition unit 32, a direction data processing unit 33, an operation data storage unit 34, a direction data storage unit 35, a learned model storage unit 36, and an emphasis position. It includes an estimation unit 37 and an estimation result output unit 38.

操作データ取得部31は、シールド掘削機10の推進方向を制御するために行われた操作のデータを取得する。操作データ取得部31は、例えば、推進方向を制御するために行われた操作として、シールドジャッキ20に対して行われた操作のデータを取得する。操作データ取得部31は、例えば、操作されたシールドジャッキ20の位置とそのシールドジャッキ20の推力を取得し、取得した操作データに基づいて、全てのシールドジャッキ20が発生する推力における力点の位置を算出する。操作データ取得部31は、算出した力点の位置を操作データ記憶部34に記憶させる。 The operation data acquisition unit 31 acquires data on the operation performed to control the propulsion direction of the shield excavator 10. The operation data acquisition unit 31 acquires data of the operation performed on the shield jack 20 as an operation performed for controlling the propulsion direction, for example. The operation data acquisition unit 31 acquires, for example, the position of the operated shield jack 20 and the thrust of the shield jack 20, and based on the acquired operation data, determines the position of the force point in the thrust generated by all the shield jacks 20. calculate. The operation data acquisition unit 31 stores the calculated position of the emphasis point in the operation data storage unit 34.

方向データ取得部32は、シールド掘削機10の推進方向に関連する方向データを取得する。方向データ取得部32は、方向データとして、掘進指示書にて指示されたシールド掘削機10が推進する方向に関連する指示方向データ、及びシールド掘削機10が実際に掘進した方向に関連する測定方向データを取得する。 The direction data acquisition unit 32 acquires direction data related to the propulsion direction of the shield excavator 10. As the direction data, the direction data acquisition unit 32 includes the instruction direction data related to the direction propelled by the shield excavator 10 specified in the excavation instruction sheet, and the measurement direction related to the direction actually excavated by the shield excavator 10. Get the data.

方向データ取得部32は、指示方向データとして、例えば、指示方位、指示ピッチ、および指示ジャッキストローク差を取得する。
指示方位は、掘進指示書にて指示された水平方向(左右方向)の方位である。指示ピッチは、掘進指示書にて指示された鉛直方向(上下方向)の方位である。
指示方位と指示ピッチとは、例えば、トンネル断面の一周分のセグメントを組み立てたリング単位で指示される。指示方位は、例えば、一つのリングの掘削が終了した地点における水平方向の方位を示す。指示ピッチは、例えば、一つのリングの掘削が終了した地点における鉛直方向の方位を示す。方向データ取得部32は、取得した指示方位、指示ピッチ、および指示ジャッキストローク差を示すデータを方向データ記憶部35に記憶させる。
指示ジャッキストローク差は、シールド掘削機10をトンネル計画線で計画された曲線に沿って掘進させるために掘進指示書にて指示された複数のシールドジャッキ20の各々の推進量(ストローク)の差分である。
例えば、指示ジャッキストローク差が0(ゼロ)である場合、トンネル計画線は直線である。また、左側のシールドジャッキ20の推進量を、右側のシールドジャッキ20の推進量に対して大きくなるように指示ジャッキストローク差が指示されている場合、トンネル計画線は、進行方向に対して右側に曲がる曲線である。
The direction data acquisition unit 32 acquires, for example, the indicated direction, the indicated pitch, and the indicated jack stroke difference as the indicated direction data.
The indicated direction is the horizontal direction (horizontal direction) specified in the excavation instruction sheet. The indicated pitch is the vertical direction (vertical direction) indicated by the excavation instruction sheet.
The designated direction and the designated pitch are, for example, designated in a ring unit in which a segment for one round of a tunnel cross section is assembled. The indicated direction indicates, for example, the horizontal direction at the point where the excavation of one ring is completed. The indicated pitch indicates, for example, the vertical orientation at the point where the excavation of one ring is completed. The direction data acquisition unit 32 stores the acquired data indicating the indicated direction, the indicated pitch, and the indicated jack stroke difference in the directional data storage unit 35.
The indicated jack stroke difference is the difference in the propulsion amount (stroke) of each of the plurality of shield jacks 20 specified in the excavation instruction sheet in order to excavate the shield excavator 10 along the curve planned by the tunnel planning line. be.
For example, when the indicated jack stroke difference is 0 (zero), the tunnel planning line is a straight line. Further, when the instruction jack stroke difference is instructed so that the propulsion amount of the shield jack 20 on the left side is larger than the propulsion amount of the shield jack 20 on the right side, the tunnel planning line is on the right side with respect to the traveling direction. It is a curved curve.

方向データ取得部32は、測定方向データとして、例えば、シールド掘削機10に備えられたジャイロコンパス(不図示)を用いて測定したシールド掘削機10における測定方位、および測定ピッチを取得する。シールド掘削機10における測定方位は、シールド掘削機10が実際に掘進した方向として測定された方向のうちの水平方向の方位を示す。シールド掘削機10における測定ピッチは、シールド掘削機10が実際に掘進した方向として測定された方向のうちの鉛直方向の方位を示す。 The direction data acquisition unit 32 acquires, for example, the measurement direction in the shield excavator 10 and the measurement pitch measured by using a gyro compass (not shown) provided in the shield excavator 10 as the measurement direction data. The measurement direction in the shield excavator 10 indicates a horizontal direction among the directions measured as the direction actually excavated by the shield excavator 10. The measurement pitch in the shield excavator 10 indicates a vertical direction among the directions measured as the direction actually excavated by the shield excavator 10.

また、方向データ取得部32は、シールド掘削機10が実際に掘進した方向に関連するデータとして、シールドジャッキ20の一端から他端までの距離(ジャッキストローク)を取得する。方向データ取得部32は、例えば、シールドジャッキ20の各々に設けられた測距センサにより測定された各シールドジャッキ20のジャッキストロークを取得する。 Further, the direction data acquisition unit 32 acquires the distance (jack stroke) from one end to the other end of the shield jack 20 as data related to the direction actually excavated by the shield excavator 10. The direction data acquisition unit 32 acquires, for example, the jack stroke of each shield jack 20 measured by the distance measuring sensors provided in each of the shield jacks 20.

また、方向データ取得部32は、シールド掘削機10が実際に掘進した方向に関連するデータとして、スキンプレート11の内側からセグメントの外側までの距離(テールクリアランス)を取得する。方向データ取得部32は、例えば、テールクリアランスを測る測距センサにより測定されたテールクリアランスを取得する。
方向データ取得部32は、取得した測定方位、測定ピッチ、およびジャッキストローク、およびテールクリアランスを示すデータを方向データ記憶部35に記憶させる。
Further, the direction data acquisition unit 32 acquires the distance (tail clearance) from the inside of the skin plate 11 to the outside of the segment as data related to the direction actually excavated by the shield excavator 10. The direction data acquisition unit 32 acquires, for example, the tail clearance measured by the distance measuring sensor that measures the tail clearance.
The direction data acquisition unit 32 stores data indicating the acquired measurement direction, measurement pitch, jack stroke, and tail clearance in the direction data storage unit 35.

方向データ処理部33は、方向データ取得部32により取得されたデータについて各種の処理を行う。
方向データ処理部33は、トンネル計画線と実際に掘られたトンネル出来形の中心線とのずれ量である計画路線偏差を算出する。方向データ処理部33は、水平方向、及び鉛直方向の各々について計画路線偏差を算出する。
方向データ処理部33は、計画路線偏差を算出するために、例えば、方向データ取得部32により取得された測定方位、測定ピッチ、およびジャッキストロークからシールド掘削機10が実際に掘削した長さである掘削長を算出する。
The direction data processing unit 33 performs various processes on the data acquired by the direction data acquisition unit 32.
The direction data processing unit 33 calculates the planned route deviation, which is the amount of deviation between the tunnel planned line and the center line of the actually dug tunnel. The direction data processing unit 33 calculates the planned route deviation in each of the horizontal direction and the vertical direction.
The direction data processing unit 33 is, for example, the length actually excavated by the shield excavator 10 from the measurement direction, the measurement pitch, and the jack stroke acquired by the direction data acquisition unit 32 in order to calculate the planned route deviation. Calculate the excavation length.

また、方向データ処理部33は、測定方位と掘削長の水平方向成分からシールド掘削機10における水平方向の先端の位置、およびセグメントがシールドジャッキ20と接する位置(セグメント端の位置)のそれぞれを取得する。そして、方向データ処理部33は、取得したシールド掘削機の先端の位置とセグメント端の位置とのそれぞれに対応する水平方向のトンネル計画線上の位置との差分を算出することで、水平方向の計画路線偏差を算出する。なお、水平方向のトンネル計画線は、リング毎の指示方位を、リング番号順に接続することで取得することが可能である。 Further, the direction data processing unit 33 acquires the position of the horizontal tip of the shield excavator 10 and the position where the segment contacts the shield jack 20 (the position of the segment end) from the horizontal components of the measurement direction and the excavation length. do. Then, the direction data processing unit 33 calculates the difference between the acquired position of the tip of the shield excavator and the position on the horizontal tunnel planning line corresponding to each of the positions of the segment ends, thereby planning the horizontal direction. Calculate the route deviation. The horizontal tunnel plan line can be obtained by connecting the indicated directions for each ring in the order of ring numbers.

また、方向データ処理部33は、測定ピッチと掘削長の鉛直方向成分からシールド掘削機10における鉛直方向の先端の位置とセグメント端の位置のそれぞれを取得する。そして、方向データ処理部33は、取得したシールド掘削機の先端とセグメント端とのそれぞれの位置に対応する鉛直方向のトンネル計画線上の位置との差分を算出することで、鉛直方向の計画路線偏差を算出する。なお、鉛直方向のトンネル計画線は、リング毎の指示ピッチを、リング番号順に接続することで取得することが可能である。
方向データ処理部33は、算出した水平方向、及び鉛直方向の各々の計画路線偏差を方向データ記憶部35に記憶させる。
また、方向データ処理部33は、ジャッキストロークの時系列変化に基づいて、シールドジャッキ20の各々の推進速度(ジャッキ推進速度)を算出する。方向データ処理部33は、算出したジャッキ推進速度を方向データ記憶部35に記憶させる。
Further, the direction data processing unit 33 acquires the position of the tip in the vertical direction and the position of the segment end in the shield excavator 10 from the vertical components of the measurement pitch and the excavation length. Then, the direction data processing unit 33 calculates the difference between the acquired position on the tunnel planned line in the vertical direction corresponding to each position of the tip of the shield excavator and the segment end, and thereby, the deviation in the planned route in the vertical direction. Is calculated. The tunnel plan line in the vertical direction can be obtained by connecting the designated pitches for each ring in the order of ring numbers.
The direction data processing unit 33 stores the calculated horizontal and vertical planned route deviations in the direction data storage unit 35.
Further, the direction data processing unit 33 calculates the propulsion speed (jack propulsion speed) of each of the shield jacks 20 based on the time-series change of the jack stroke. The direction data processing unit 33 stores the calculated jack propulsion speed in the direction data storage unit 35.

また、方向データ処理部33は、方向データ取得部32により取得された測定方向データを短時間(例えば、10秒)移動平均、および/又は長時間(例えば、60秒)移動平均した移動平均データを算出する。方向データ処理部33は、算出した移動平均データを方向データ記憶部35に記憶させる。 Further, the direction data processing unit 33 moves the measurement direction data acquired by the direction data acquisition unit 32 for a short time (for example, 10 seconds) and / or for a long time (for example, 60 seconds). Is calculated. The direction data processing unit 33 stores the calculated moving average data in the direction data storage unit 35.

学習済みモデル記憶部36は、シールド掘削機10の推進方向に関連するデータを入力データとし、当該入力データに推進方向における力点の位置が出力データとして対応付けられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成された、掘進方向における力点の位置を推定する推定モデルを記憶する。 The trained model storage unit 36 uses data related to the propulsion direction of the shield excavator 10 as input data, and performs machine learning using the training data in which the position of the emphasis point in the propulsion direction is associated with the input data as output data. Stores an estimation model that estimates the position of the point of effort in the excavation direction, which was created by executing the data.

推定モデルを作成する機械学習の技法としては、決定木学習、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、サポートベクタマシンなどの一般的に用いられている技法のいずれを用いてもよい。
機械学習に用いる学習データは、例えば、シールド掘削機の推進方向に関連するデータに対して、熟練のオペレータの操作により設定された理想的な力点の位置を示すデータである。なお、推定モデルの作成に用いられる学習データは、シールド掘削機10に関するデータを用いて作成されてもよいし、一般的なシールドマシンにおいて、チャンバー内の泥土が排土される状況を示す画像に、操作の設定値が対応づけられたものであってもよい。
As the machine learning technique for creating the estimation model, any of commonly used techniques such as decision tree learning, neural network, genetic programming, and support vector machine may be used.
The learning data used for machine learning is, for example, data indicating the position of an ideal force point set by the operation of a skilled operator with respect to data related to the propulsion direction of the shield excavator. The learning data used to create the estimation model may be created using the data related to the shield excavator 10, or may be used as an image showing the situation where the mud in the chamber is discharged in a general shield machine. , The operation setting values may be associated with each other.

推定モデルは、様々な入力データの組合せに理想的な力点の位置が対応づけられた学習データを学習したモデルであり、すでに学習済みである入力データの組合せと同じである、あるいは学習済みである入力データの組合せに類似すると判定された組合せが入力された場合、対応する出力データとして学習済みである理想的な力点の位置を出力する。 The estimation model is a model in which training data in which ideal emphasis positions are associated with various combinations of input data is trained, and is the same as or has been trained in a combination of input data that has already been trained. When a combination determined to be similar to the combination of input data is input, the position of the ideal emphasis point learned as the corresponding output data is output.

力点位置推定部37は、学習済みモデル記憶部36に記憶された推定モデルを用いて、シールド掘削機10の推進方向として設定すべき力点の位置を推定する。
力点位置推定部37は、操作データ記憶部34、方向データ記憶部35に記憶されたデータの組合せを推定モデルに入力し、推定モデルから出力された力点の位置を、推定したシールド掘削機10の推進方向として設定すべき力点の位置とする。
The emphasis point position estimation unit 37 estimates the position of the emphasis point to be set as the propulsion direction of the shield excavator 10 by using the estimation model stored in the learned model storage unit 36.
The power point position estimation unit 37 inputs a combination of data stored in the operation data storage unit 34 and the direction data storage unit 35 into the estimation model, and estimates the position of the power point output from the estimation model of the shield excavator 10. The position of the point of effort that should be set as the propulsion direction.

推定結果出力部38は、力点位置推定部37による推定結果を出力する。推定結果出力部38は、例えば、シールド掘削機10の操作室(不図示)の操作画面に推定結果を出力することにより、オペレータに力点の位置の推定値を認識させる。これにより、オペレータは、推定装置30をガイダンスとして利用することができる。つまり、オペレータは、推定装置30が推定した力点の位置に基づいて、使用するシールドジャッキ20を選択し、選択したシールドジャッキ20の推力を調整する操作を行うことが可能となる。 The estimation result output unit 38 outputs the estimation result by the emphasis point position estimation unit 37. The estimation result output unit 38 outputs the estimation result to the operation screen of the operation room (not shown) of the shield excavator 10, for example, so that the operator recognizes the estimated value of the position of the emphasis point. As a result, the operator can use the estimation device 30 as guidance. That is, the operator can select the shield jack 20 to be used based on the position of the force point estimated by the estimation device 30, and perform an operation of adjusting the thrust of the selected shield jack 20.

図3は、実施形態の操作データ記憶部34が記憶する操作データの構成例を示す図である。
図3に示すように、例えば、操作データは、データ種別、データ項目、タイムスタンプの各項目を有する。データ種別には、シールド掘削機10から取得されたデータの種別(操作データ、指示方向データ、測定方向データ、又は移動平均データのいずれか)が記憶される。データ項目には、データ種別に対応する各種データの項目が記憶される。タイムスタンプには、時刻T1~T4…毎にデータ項目に対応する値が記憶される。タイムスタンプは、操作の頻度に応じた所定の時間毎(例えば1秒毎)の時刻が記憶される。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of operation data stored by the operation data storage unit 34 of the embodiment.
As shown in FIG. 3, for example, the operation data has each item of data type, data item, and time stamp. In the data type, the type of data (either operation data, instruction direction data, measurement direction data, or moving average data) acquired from the shield excavator 10 is stored. Various data items corresponding to the data types are stored in the data items. In the time stamp, the value corresponding to the data item is stored for each time T1 to T4 .... The time stamp stores the time at predetermined time intervals (for example, every second) according to the frequency of operations.

図3の例では、データ種別として操作の実績を示す操作データが記憶され、データ項目としてジャッキ操作による力点の位置における上下方向と左右方向とを示す項目が記憶され、タイムスタンプの時間ごとに、操作データ取得部31により取得された力点の位置が記憶される。 In the example of FIG. 3, operation data indicating the actual operation is stored as a data type, and items indicating the vertical direction and the horizontal direction at the position of the emphasis point by the jack operation are stored as data items, and each time of the time stamp is stored. The position of the emphasis point acquired by the operation data acquisition unit 31 is stored.

図4は、実施形態の方向データ記憶部35が記憶する情報の構成例を示す図である。図4は、指示方向データの構成例を示している。
図4に示すように、例えば、指示方向データは、データ種別、データ項目、リング番号の各項目を有する。データ種別には、データの種別が記憶される。データ項目には、データ種別に対応する各種データの項目が記憶される。リング番号には、リング毎にデータ項目に対応する値が記憶される。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of information stored in the direction data storage unit 35 of the embodiment. FIG. 4 shows a configuration example of the instruction direction data.
As shown in FIG. 4, for example, the instruction direction data has each item of data type, data item, and ring number. The data type is stored in the data type. Various data items corresponding to the data types are stored in the data items. A value corresponding to a data item is stored in the ring number for each ring.

図4の例では、データ種別として指示方向データが記憶され、データ項目として指示された方向における指示方位(水平方向に対する方位)と指示ピッチ(鉛直方向に対する方位)とを示す項目、および指示ジャッキストローク差として上下方向と左右方向とそれぞれの差を示す項目が記憶され、リングごとに方向データ取得部32により取得された指示値が記憶される。 In the example of FIG. 4, the instruction direction data is stored as a data type, and the item indicating the instruction direction (direction with respect to the horizontal direction) and the instruction pitch (direction with respect to the vertical direction) in the direction indicated as a data item, and the instruction jack stroke. Items indicating the difference between the vertical direction and the horizontal direction are stored as the difference, and the indicated value acquired by the direction data acquisition unit 32 is stored for each ring.

図5は、実施形態の方向データ記憶部35が記憶する情報の構成例を示す図である。図5は、測定方向データ、及び移動平均データの構成例を示している。
図5に示すように、例えば、測定方向データ及び移動平均データは、データ種別、データ項目、タイムスタンプの各項目を有する。データ種別には、データの種別が記憶される。データ項目には、データ種別に対応する各種データの項目が記憶される。タイムスタンプには、時刻T1~T4…毎にデータ項目に対応する値が記憶される。タイムスタンプは、操作の頻度に応じた所定の時間毎の時刻が記憶される。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of information stored in the direction data storage unit 35 of the embodiment. FIG. 5 shows a configuration example of measurement direction data and moving average data.
As shown in FIG. 5, for example, the measurement direction data and the moving average data have each item of data type, data item, and time stamp. The data type is stored in the data type. Various data items corresponding to the data types are stored in the data items. In the time stamp, the value corresponding to the data item is stored for each time T1 to T4 .... As the time stamp, the time for each predetermined time according to the frequency of the operation is stored.

図5の例では、データ種別として測定方向データ、又は移動平均データが記憶され、データ項目として測定方向データに対応するデータ項目であるシールド掘削機位置(測定方位、測定ピッチ)、シールド掘削機先端における計画路線偏差(水平方向、鉛直方向)、セグメント端における計画路線偏差(水平方向、鉛直方向)、テールクリアランス、ジャッキストローク、ジャッキ推進速度の項目の各々が記憶される。また、移動平均データに対応するデータ項目として、方向データに対応するデータ項目と同様の項目が記憶される。タイムスタンプ毎に方向データ取得部32により取得された測定方向データ、又は方向データ処理部33により算出された移動平均データが記憶される。
なお、データ項目のうち、テールクリアランスについては、所定時間ごとの測定値に代えて、予め定めたリング毎の掘削開始時と掘削終了時における所定の時間毎にデータが記憶されるようにしてもよい。
In the example of FIG. 5, measurement direction data or moving average data is stored as a data type, and shield excavator position (measurement direction, measurement pitch) and shield excavator tip, which are data items corresponding to the measurement direction data, are stored as data items. Each of the items of the planned route deviation (horizontal direction, vertical direction), the planned route deviation at the segment end (horizontal direction, vertical direction), the tail clearance, the jack stroke, and the jack propulsion speed is stored. Further, as the data item corresponding to the moving average data, the same item as the data item corresponding to the direction data is stored. The measurement direction data acquired by the direction data acquisition unit 32 or the moving average data calculated by the direction data processing unit 33 is stored for each time stamp.
Of the data items, for the tail clearance, instead of the measured value at predetermined time intervals, the data may be stored at predetermined time intervals at the start and end of excavation for each ring. good.

図6は、実施形態の推定装置30の動作例を示すフローチャートである。
まず、推定装置30の操作データ取得部31は、シールド掘削機10に対して行われたジャッキ操作に基づくシールドジャッキ20全体の力点の位置を示す操作データを取得する(ステップS10)。
次に、方向データ取得部32は、シールド掘削機が掘進する方向に関する方向データとして、指示方向データ(指示方位、指示ピッチ、ジ指示ャッキストローク差)、測定方向データ(測定方位、測定ピッチ、テールクリアランス、ジャッキストローク、推進速度)等を取得する(ステップS11)。また、方向データ処理部33は、方向データ取得部32により取得された測定方向データを用いて計画路線偏差を算出し、また、測定方向データ、及び計画路線偏差の移動平均データを算出する。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the estimation device 30 of the embodiment.
First, the operation data acquisition unit 31 of the estimation device 30 acquires operation data indicating the position of the emphasis point of the entire shield jack 20 based on the jack operation performed on the shield excavator 10 (step S10).
Next, the direction data acquisition unit 32 receives instruction direction data (instruction direction, instruction pitch, jack stroke difference) and measurement direction data (measurement direction, measurement pitch, tail clearance) as direction data regarding the direction in which the shield excavator excavates. , Jack stroke, propulsion speed) and the like (step S11). Further, the direction data processing unit 33 calculates the planned route deviation using the measurement direction data acquired by the direction data acquisition unit 32, and also calculates the measurement direction data and the moving average data of the planned route deviation.

次に、力点位置推定部37は、操作データ、及び方向データを推定モデルに入力する(ステップS12)。推定モデルは、入力されたデータの組合せに対応する出力データを推定して出力するモデルである。推定モデルは、入力されたデータの組合せに対して、推定モデルが有する学習済みのデータから、入力されたデータの組合せと同じ組み合わせ、又は類似する組合せのデータを抽出し、抽出したデータに対応づけられた力点の位置を示すデータを出力する。
次に、力点位置推定部37は、推定モデルから出力されたデータを、シールド掘削機10の推進すべき力点の位置として推定する(ステップS13)。
そして、推定結果出力部38は、力点位置推定部37により推定された力点の位置を、シールド掘削機10の操作室(不図示)の操作画面等に出力する(ステップS14)。
Next, the force point position estimation unit 37 inputs the operation data and the direction data into the estimation model (step S12). The estimation model is a model that estimates and outputs output data corresponding to a combination of input data. The estimation model extracts the same or similar combination of the input data from the trained data of the estimation model for the input data combination, and associates it with the extracted data. Outputs data indicating the position of the point of effort.
Next, the power point position estimation unit 37 estimates the data output from the estimation model as the position of the power point to be propelled by the shield excavator 10 (step S13).
Then, the estimation result output unit 38 outputs the position of the power point estimated by the power point position estimation unit 37 to an operation screen or the like in the operation room (not shown) of the shield excavator 10 (step S14).

以上説明したように、実施形態の推定装置30は、シールド掘削機10の掘進の方向に関するデータを取得する方向データ取得部32と、少なくとも方向データを含むデータを推定モデル(例えば、学習済みモデル記憶部36に記憶された推定モデル)に入力することにより、シールド掘削機が掘進すべき力点の位置を推定する力点位置推定部37を備え、推定モデルは、方向データに対応するデータを含む入力データにシールド掘削機10が掘進すべき力点の位置が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルである。
これにより、実施形態の推定装置30は、推定モデルに方向データを入力することにより、機械的にシールドジャッキ20の力点を推定することができる。推定モデルは、方向データの組合せに対して理想的なシールド掘削機10の掘進における力点の位置が対応づけられたモデルであるため、理想的な力点の位置の推定値としてシールドジャッキ20の操作に用いられることで操作支援や操作の均一化を図ることができる。
As described above, the estimation device 30 of the embodiment has a direction data acquisition unit 32 that acquires data regarding the direction of excavation of the shield excavator 10, and an estimation model (for example, trained model storage) that acquires data including at least direction data. The estimation model includes a force point position estimation unit 37 that estimates the position of the force point to be dug by the shield excavator by inputting to the estimation model) stored in the unit 36, and the estimation model is input data including data corresponding to the direction data. This is a model created by executing machine learning using the training data associated with the positions of the points of effort to be dug by the shield excavator 10.
Thereby, the estimation device 30 of the embodiment can mechanically estimate the power point of the shield jack 20 by inputting the direction data into the estimation model. Since the estimation model is a model in which the position of the force point in the excavation of the ideal shield excavator 10 is associated with the combination of the direction data, the shield jack 20 is operated as an estimated value of the position of the ideal force point. By using it, it is possible to support the operation and make the operation uniform.

また、実施形態の推定装置30では、方向データ取得部32は、シールド掘削機10が掘進する方向として指示された指示方向データ(例えば、指示方位や指示ピッチ)、シールド掘削機10が実際に掘進した方向が測定された測定方向データ(例えば、測定方位や測定ピッチ)を取得し、方向データ処理部33は、指示方向データと測定方向データとの差分である計画路線偏差を算出し、力点位置推定部37は、計画路線偏差を推定モデルに入力することにより、力点の位置を推定する。これにより、実施形態の推定装置30は、計画路線偏差を考慮した力点の位置を推定することができる。 Further, in the estimation device 30 of the embodiment, the direction data acquisition unit 32 actually excavates the instruction direction data (for example, the instruction direction or the instruction pitch) instructed as the direction in which the shield excavator 10 excavates, and the shield excavator 10. The measurement direction data (for example, measurement direction and measurement pitch) in which the measured direction is measured is acquired, and the direction data processing unit 33 calculates the planned route deviation which is the difference between the instruction direction data and the measurement direction data, and the point position. The estimation unit 37 estimates the position of the emphasis point by inputting the planned route deviation into the estimation model. As a result, the estimation device 30 of the embodiment can estimate the position of the emphasis point in consideration of the planned route deviation.

また、実施形態の推定装置30では、方向データ処理部33は、方向データ取得部32により取得された方向データ、又は計画路線偏差の少なくともいずれかにおける所定時間ごとの移動平均を示す移動平均データを算出し、力点位置推定部37は、移動平均データを前記推定モデルに入力することにより、力点の位置を推定する。これにより、実施形態の推定装置30は、移動平均データを考慮した力点の位置を推定することができる。例えば、何らかの理由で一時的に測定方位や測定ピッチがトンネル計画線から大きく外れる場合があっても、移動平均を算出することにより、大きく外れた部分のデータが平均化され、当該大きく外れた部分のデータに基づいて偏った力点の位置が推定されてしまうことを抑制することができる。 Further, in the estimation device 30 of the embodiment, the direction data processing unit 33 receives the direction data acquired by the direction data acquisition unit 32 or the moving average data indicating the moving average for each predetermined time in at least one of the planned route deviations. After calculation, the emphasis point position estimation unit 37 estimates the position of the emphasis point by inputting the moving average data into the estimation model. Thereby, the estimation device 30 of the embodiment can estimate the position of the emphasis point in consideration of the moving average data. For example, even if the measurement direction or measurement pitch temporarily deviates significantly from the tunnel planned line for some reason, the data of the greatly deviated part is averaged by calculating the moving average, and the deviated part is the part. It is possible to prevent the position of the biased force point from being estimated based on the data of.

また、実施形態の推定装置30では、シールド掘削機10の掘進の方向を制御するために行われた操作を示す操作データを取得する操作データ取得部31を更に備え、力点位置推定部37は、操作データを、推定モデルに入力することにより、力点の位置を推定する。これにより、実施形態の推定装置30は、シールド掘削機10に対してすでに行われた操作を考慮した力点の位置を推定することができる。 Further, the estimation device 30 of the embodiment further includes an operation data acquisition unit 31 for acquiring operation data indicating an operation performed for controlling the excavation direction of the shield excavator 10, and the emphasis point position estimation unit 37 includes an operation data acquisition unit 31. By inputting the operation data into the estimation model, the position of the emphasis point is estimated. As a result, the estimation device 30 of the embodiment can estimate the position of the force point in consideration of the operation already performed on the shield excavator 10.

なお、上述した実施形態では、推定装置30が推定した力点位置をオペレータの操作画面等に表示させることで、オペレータがジャッキ操作のガイダンスとして推定装置30を利用する場合を例示して説明したが、これに限定されない。推定装置30は、力点の位置を推定し、推定した力点の位置に基づいて、複数のシールドジャッキ20のうち、使用すべきシールドジャッキ20を選択し、選択したシールドジャッキ20の推進量を計算して出力するようにしてもよい。この場合、推定装置30が出力するジャッキ選択、及び推進量を示す信号に基づいて、シールド掘削機10が操作されるようにすることで自動運転を実現するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the operator uses the estimation device 30 as guidance for jack operation by displaying the power point position estimated by the estimation device 30 on the operator's operation screen or the like has been described as an example. Not limited to this. The estimation device 30 estimates the position of the power point, selects the shield jack 20 to be used from the plurality of shield jacks 20 based on the estimated position of the power point, and calculates the propulsion amount of the selected shield jack 20. May be output. In this case, automatic operation may be realized by operating the shield excavator 10 based on the jack selection output by the estimation device 30 and the signal indicating the propulsion amount.

また、上述した実施形態では、方向データ処理部33が、シールド掘削機10における先端の位置とセグメント端の位置とにおける計画路線偏差を算出する場合を例示して説明したが、これに限定されない。方向データ処理部33が、シールド掘削機10が中折れタイプの掘削機であれば、その中折点における計画路線偏差を算出してもよい。また、方向データ処理部33は、シールド掘削機10の後端の位置(シールドジャッキ20の伸長する部分におけるセグメントと接する方の一端とは異なる他端の位置)における計画路線偏差を算出してもよい。
この場合、力点位置推定部37は、シールド掘削機10の先端とセグメント端とのそれぞれの位置における計画路線偏差に加えて、中折点やシールド掘削機10の後端の位置における計画路線偏差を推定モデルに入力することにより、力点の位置を推定してもよい。また、先端やセグメント端における計画路線偏差を用いずに、中折点や後端の位置における計画路線偏差のみを推定モデルに入力することにより、力点の位置を推定してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the direction data processing unit 33 calculates the planned route deviation between the position of the tip end and the position of the segment end in the shield excavator 10 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. If the shield excavator 10 is a center-folding type excavator, the direction data processing unit 33 may calculate the planned route deviation at the center-folding point. Further, the direction data processing unit 33 may calculate the planned route deviation at the position of the rear end of the shield excavator 10 (the position of the other end different from the one end in contact with the segment in the extending portion of the shield jack 20). good.
In this case, the force point position estimation unit 37 determines the planned line deviation at the middle break point and the position of the rear end of the shield excavator 10 in addition to the planned line deviation at each position of the tip of the shield excavator 10 and the segment end. The position of the force point may be estimated by inputting to the estimation model. Further, the position of the emphasis point may be estimated by inputting only the planned line deviation at the position of the middle folding point or the rear end into the estimation model without using the planned line deviation at the tip or the segment end.

また、上述した実施形態では、推定モデルが予め用意された学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルである場合を例示して説明したが、この推定モデルが、シールド掘削機10の掘進に伴って蓄積されるデータを学習データとして、学習を積み重ねる(強化学習を行う)ようにしてもよい。推定モデルが学習を積み重ねることによって、推定装置30が、より精度の高い推定結果を出力することが可能となる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the estimation model is a model created by executing machine learning using the training data prepared in advance has been described as an example, but this estimation model is a shield excavator. The data accumulated with the excavation of 10 may be used as learning data, and learning may be accumulated (reinforcement learning is performed). By accumulating learning by the estimation model, the estimation device 30 can output a more accurate estimation result.

上述した実施形態における推定装置30が行う処理の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 A computer may realize all or part of the processing performed by the estimation device 30 in the above-described embodiment. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by a computer system and executed. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, a "computer-readable recording medium" is a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short period of time. It may also include a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or a client in that case. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be further realized for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized by using a programmable logic device such as FPGA.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design and the like within a range not deviating from the gist of the present invention are also included.

10…シールド掘削機、20…シールドジャッキ、30…推定装置、31…操作データ取得部、32…方向データ取得部、33…方向データ処理部、34…操作データ記憶部、35…方向データ記憶部、36…学習済みモデル記憶部、37…力点位置推定部。 10 ... Shield excavator, 20 ... Shield jack, 30 ... Estimator, 31 ... Operation data acquisition unit, 32 ... Direction data acquisition unit, 33 ... Direction data processing unit, 34 ... Operation data storage unit, 35 ... Direction data storage unit , 36 ... Learned model storage unit, 37 ... Power point position estimation unit.

Claims (4)

シールド掘削機の掘進の方向に関する方向データであって、テールクリアランス、ジャッキストローク、ジャッキ推進速度のいずれかのデータを含む方向データを取得する方向データ取得部と、
少なくとも前記方向データを含むデータを推定モデルに入力することにより、前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置を推定する力点位置推定部
を備え、
前記推定モデルは、前記方向データに対応するデータを含む入力データに前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルである
ことを特徴とする推定装置。
Direction data acquisition unit that acquires direction data including data of tail clearance, jack stroke, or jack propulsion speed, which is direction data regarding the direction of excavation of the shield excavator.
It is provided with a force point position estimation unit that estimates the position of the force point to be dug by the shield excavator by inputting data including at least the direction data into the estimation model.
The estimation model is a model created by executing machine learning using training data in which the position of the force point to be dug by the shield excavator is associated with the input data including the data corresponding to the direction data. An estimation device characterized by being.
前記方向データ取得部は、前記シールド掘削機が掘進する方向として指示された指示方向データ、前記シールド掘削機が実際に掘進した方向として測定された測定方向データを取得し、
前記指示方向データと前記測定方向データとの差分である計画路線偏差を算出する方向データ処理部を更に備え、
前記力点位置推定部は、前記計画路線偏差を前記推定モデルに入力することにより、前記力点の位置を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の推定装置。
The direction data acquisition unit acquires instruction direction data instructed as the direction in which the shield excavator excavates, and measurement direction data measured as the direction in which the shield excavator actually excavates.
Further, a direction data processing unit for calculating a planned route deviation, which is a difference between the instruction direction data and the measurement direction data, is provided.
The estimation device according to claim 1, wherein the power point position estimation unit estimates the position of the power point by inputting the planned route deviation into the estimation model.
前記方向データ処理部は、前記方向データ、又は前記計画路線偏差の少なくともいずれかにおける所定時間ごとの移動平均を示す移動平均データを算出し、
前記力点位置推定部は、前記移動平均データを、前記推定モデルに入力することにより、前記力点の位置を推定する
ことを特徴とする請求項2に記載の推定装置。
The direction data processing unit calculates the moving average data indicating the moving average for each predetermined time in at least one of the direction data or the planned route deviation.
The estimation device according to claim 2, wherein the power point position estimation unit estimates the position of the power point by inputting the moving average data into the estimation model.
方向データ取得部が、シールド掘削機の掘進の方向に関する方向データであって、テールクリアランス、ジャッキストローク、ジャッキ推進速度のいずれかのデータを含む方向データを取得する工程と、
力点位置推定部が、少なくとも前記方向データを含むデータを推定モデルに入力することにより、前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置を推定する工程
を有し、
前記推定モデルは、前記方向データに対応するデータを含む入力データに前記シールド掘削機が掘進すべき力点の位置が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルである
ことを特徴とする推定方法。
The direction data acquisition unit acquires direction data related to the direction of excavation of the shield excavator , including data of tail clearance, jack stroke, or jack propulsion speed, and a process of acquiring direction data .
The force point position estimation unit has a step of estimating the position of the force point to be dug by the shield excavator by inputting data including at least the direction data into the estimation model.
The estimation model is a model created by executing machine learning using training data in which the position of the force point to be dug by the shield excavator is associated with the input data including the data corresponding to the direction data. An estimation method characterized by being.
JP2018029144A 2018-02-21 2018-02-21 Estimator and estimation method Active JP7097191B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018029144A JP7097191B2 (en) 2018-02-21 2018-02-21 Estimator and estimation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018029144A JP7097191B2 (en) 2018-02-21 2018-02-21 Estimator and estimation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019143385A JP2019143385A (en) 2019-08-29
JP7097191B2 true JP7097191B2 (en) 2022-07-07

Family

ID=67773149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018029144A Active JP7097191B2 (en) 2018-02-21 2018-02-21 Estimator and estimation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7097191B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7395424B2 (en) * 2020-05-27 2023-12-11 鹿島建設株式会社 Shield tunneling machine control system
JP7512872B2 (en) * 2020-12-04 2024-07-09 株式会社大林組 A directional control method for a shield tunneling machine, a force point determination device, a directional control system, and a method for generating a trained model.
JP7635849B2 (en) * 2021-09-10 2025-02-26 日本電気株式会社 Reinforcement learning system, reinforcement learning device, reinforcement learning method and program
JP7790965B2 (en) * 2021-12-24 2025-12-23 清水建設株式会社 Jack pattern selection support method and selection support device
JP2023157447A (en) * 2022-04-15 2023-10-26 株式会社大林組 Direction control method of shield tunneling machine, direction control system, and calculation method of predicted force point
CN120233727B (en) * 2025-05-29 2025-09-19 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 Intelligent control method and control system for tunneling path of roadheader

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018021402A (en) 2016-08-05 2018-02-08 清水建設株式会社 Shield excavator operation analysis system, shield excavator operation analysis method and program

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0765459B2 (en) * 1989-09-19 1995-07-19 株式会社トキメック Automatic direction control method for shield machine
JP2961152B2 (en) * 1990-06-22 1999-10-12 前田建設工業株式会社 Shield excavation method
JPH0489998A (en) * 1990-08-02 1992-03-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Instruction device of propelling direction of small bore pipe
JP2648436B2 (en) * 1993-04-19 1997-08-27 戸田建設株式会社 Direction control device for shield machine
JPH07279582A (en) * 1994-04-14 1995-10-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Control for shield jack of shield excavating machine
US5529437A (en) * 1994-09-13 1996-06-25 Filipowski; Mark S. Guidance system and method for keeping a tunnel boring machine continuously on a plan line

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018021402A (en) 2016-08-05 2018-02-08 清水建設株式会社 Shield excavator operation analysis system, shield excavator operation analysis method and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019143385A (en) 2019-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7097191B2 (en) Estimator and estimation method
JP7061891B2 (en) Operation estimation device and operation estimation method
JP6796822B2 (en) Shield excavator operation analysis system, shield excavator operation analysis method and program
JP6954002B2 (en) Shield excavator direction control system
JP7061892B2 (en) Operation estimation device and operation estimation method
JP6949623B2 (en) Operation setting presentation device and program
JP7286457B2 (en) Shield excavator control system and shield excavator control method
JP2022089691A (en) A method for controlling the direction of a shield excavator, a force point determination device, a direction control system, and a method for generating a trained model.
JP7294013B2 (en) Jack pattern selection support method and direction control system for shield machine
JP2019167728A (en) Curved drilling method and curved drilling system
JP2022143625A (en) Shield excavator construction management method
JP7121500B2 (en) Device control system and device control method
JP7613962B2 (en) Shield tunneling machine tunneling prediction model
JP7169244B2 (en) Control information output device and control information output method
JP2025121284A (en) Estimation device and estimation method
JP2024175302A (en) Estimation device, learning device, estimation method, learning method, and program
JP7061894B2 (en) Judgment device and judgment method
JP7272847B2 (en) Operation guidance device and operation guidance method
JP2019143383A (en) Operation estimation device
JPH05321577A (en) Attitude control method for shield machine
JP7423417B2 (en) Information processing device and information processing method
JPH0336399B2 (en)
JP7423416B2 (en) Information processing device and information processing method
JP2876269B2 (en) Attitude control device for shield machine
JPH03107093A (en) Automatic direction control method for shield tunneling machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7097191

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150